[发明专利]轻载模式下的高效移相全桥电路

摘要

本发明涉及一种轻载模式下的高效移相全桥电路，包括辅助电流源、全桥电路、高频变压器、同步整流电路和滤波电路；其主要技术特点是：在全桥电路超前桥臂的中点连接电感电容串联复位电路的一端，该电感电容串联复位电路的另一端连接到高频变压器初级侧的另一端。本发明设计合理，其充分考虑到各个元器件的寄生参数，当辅助电路参数设计合理后，可以充分增强滞后桥臂开关过渡过程时的电流，并在高频变压器初级侧串联有电感电容复位电路，用来减小高频变压器两侧的通态电流，在一定程度上提高了轻载模式下的功率传输效率，进一步可适应电动汽车在轻载工况下的能量需求。

主权项

1.一种轻载模式下的高效移相全桥电路，包括辅助电流源、全桥电路、高频变压器、同步整流电路和滤波电路；所述辅助电流源的输入端并联在输入电源两侧，辅助电流源的输出端连接到全桥电路滞后桥臂的中点；所述高频变压器初级侧线圈的一端连接到全桥电路滞后桥臂的中点，所述高频变压器次级侧绕组的两个非公共端分别与同步整流电路相连，所述高频变压器次级侧绕组的公共端连接到滤波电路的输入端；所述滤波电路的输出端并联在负载两侧，其特征在于：全桥电路超前桥臂的中点连接电感电容串联复位电路的一端，该电感电容串联复位电路的另一端连接到高频变压器初级侧的另一端；所述辅助电流源由两个均压谐振电容、辅助电感连接构成，两个均压谐振电容的非公共端并联在输入电源的两侧，两个均压谐振电容的公共端连接到辅助电感，该辅助电感的另一端连接到全桥电路滞后桥臂的中点处；所述全桥电路由四个开关器件Q1～Q4连接组成，开关器件Q1和Q4构成移相调制时的超前桥臂，公共端构成中点A，开关器件Q2和Q3构成移相调制时的滞后桥臂，公共端构成中点B；所述全桥电路的开关器件由开关管、反并联二极管、结电容并联构成；所述高频变压器包括漏感、励磁电感、初次级匝比为N:1:1的线圈，所述漏感的一端与电感电容串联复位电路相连，该漏感的另一端连接到高频变压器初级侧的线圈，所述励磁电感与高频变压器初级侧绕组并联，所述初级侧绕组的另一端连接全桥电路滞后桥臂的中点，高频变压器次级侧绕组的两个非公共端分别连接到同步整流电路，高频变压器次级侧绕组的两个公共端与滤波电路相连；所述同步整流电路由两个肖特基二极管构成，两个肖特基二极管的阳极共地连接，两个肖特基二极管的阴极分别连接到高频变压器的次级侧；所述滤波电路由滤波电感、滤波电容构成，该滤波电感的一端连接到高频变压器次级侧，该滤波电感的另一端与滤波电容连接，该滤波电容并联在负载的两侧；所述高效移相全桥电路在滤波电感电流断续模式下的一个开关周期内包含以下过程：初始时刻t0至第一时刻t1：开关器件Q2关断，滞后桥臂进入开关过渡过程状态，全桥电路中点电压U_AB开始正向增加；辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B近似负向最大，漏感L_p电流i_Lp开始正向增加，变压器次级侧对地电压U_S前半段时间与电路输出电压近似相同，后半段时间开始正向增加；第一时刻t1至第二时刻t2：全桥电路中点电压U_AB在第一时刻t1达到+1工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B开始反向减小，漏感L_p电流i_Lp继续正向增加，变压器次级侧对地电压U_S近似定值；第二时刻t2至第三时刻t3：第二时刻t2开关器件Q1关断，超前桥臂进入开关过渡过程状态，全桥电路中点电压U_AB开始正向减小；辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续反向减小，漏感L_p电流i_Lp逐渐正向减小，变压器次级侧对地电压U_S同样逐渐减小；第三时刻t3至第四时刻t4：全桥电路中点电压U_AB在第三时刻t3达到0工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续正向增加，漏感L_p电流i_Lp继续正向减小，变压器次级侧对地电压U_S近似为零；第四时刻t4至第五时刻t5：全桥电路中点电压U_AB工作在0工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续正向增加，漏感L_p电流i_Lp在第四时刻t4下降到近似正向最小值处，变压器次级侧对地电压U_S从近似零处开始上升，经过一段时间震荡后趋于电路输出电压；第五时刻t5至第六时刻t6：开关器件Q3关断，滞后桥臂进入开关过渡过程状态，全桥电路中点电压U_AB开始反向增加；辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B近似正向最大，漏感L_p电流i_Lp开始反向增加，变压器次级侧对地电压U_S前半段时间与电路输出电压近似相同，后半段时间开始正向增加；第六时刻t6至第七时刻t7：全桥电路中点电压U_AB在第六时刻t6达到‑1工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B开始正向减小，漏感L_p电流i_Lp继续反向增加，变压器次级侧对地电压U_S近似定值；第七时刻t7至第八时刻t8：第七时刻t7开关器件Q4关断，超前桥臂进入开关过渡过程状态，全桥电路中点电压U_AB开始反向减小；辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续正向减小，漏感L_p电流i_Lp逐渐反向减小，变压器次级侧对地电压U_S同样逐渐减小；第八时刻t8至第九时刻t9：全桥电路中点电压U_AB在第八时刻t8达到0工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续正向增加，漏感L_p电流i_Lp继续反向减小，变压器次级侧对地电压U_S近似为零；第九时刻t9至下一初始时刻t0：全桥电路中点电压U_AB工作在0工作状态，辅助电流源部分注入滞后桥臂的电流i_B继续反向增加，漏感L_p电流i_Lp在第九时刻t9下降到近似反向最小值处，变压器次级侧对地电压U_S从近似零处开始上升，经过一段时间震荡后趋于电路输出电压。